➊：はじめに

Pythonで「QRコード作成、読み取り」が、簡単に実現できないかなと思って調べました。

・やりたいこと

やりたいことは、以下の3つです。

PNGのQRコード画像作成
画像からのQRコード読み取り
webカメラからのQRコード読み取り

・ソリューションまとめ

やりたいことに対する解決策を、以下にまとめます。

やりたいこと	使用するモジュール	備考
QRコード画像作成	PyQRCode	PNG化する場合はpypngも必要
QRコード読み取り1 (CV2)	opencv-python	Ver4.3以上で複数読込み可能
QRコード読み取り2 (pyzbar)	pyzbar	Macはzbar, Linuxはlibzbar0も必要

※本ページの開発環境：win10、Python 3.8.5
ということで、以下、実施していきます。

➋：QRコード作成

QRコードの作成は、QRコードジェネレーターであるpyqrcodeモジュールを使用します。QRコードは、SVG、PNG、およびプレーンテキストとして保存可能なようです。PNGで保存する場合は、別途、pypngモジュールを使用します。

・インストール

以下のコマンドにより、PyQRCodeモジュールをインストールします。また、今回はQRコードをPNG画像として保存するため、pypngモジュールもインストールします。

コマンドライン

pip install PyQRCode
pip install pypng

・プログラム

sample_qr_generator.py

import pyqrcode

FILE_PNG_A = 'qrcode_A.png'
FILE_PNG_B = 'qrcode_B.png'

# QRコード作成
code = pyqrcode.create('https://qiita.com/PoodleMaster', error='L', version=3, mode='binary')
code.png(FILE_PNG_A, scale=5, module_color=[0, 0, 0, 128], background=[255, 255, 255])

# QRコード作成
code = pyqrcode.create('https://github.com/PoodleMaster', error='L', version=3, mode='binary')
code.png(FILE_PNG_B, scale=5, module_color=[0, 0, 0, 128], background=[255, 255, 255])

・実行結果

File	Image
qrcode_A.png
qrcode_B.png

➌：画像連結

こちらの作業は必須ではないですが、1枚の画像に複数QRコードがある状況を作っておきます。次章の「QRコード読込み」の際に、1枚の画像から複数のQRコードを読み込めることを確かめます。

・インストール

OpenCVモジュールを使用して画像を連結します。

pip install opencv-python

・プログラム

sample_hconcat.py

import cv2

FILE_PNG_A = 'qrcode_A.png'
FILE_PNG_B = 'qrcode_B.png'
FILE_PNG_AB = 'qrcode_AB.png'

im1 = cv2.imread(FILE_PNG_A)
im2 = cv2.imread(FILE_PNG_B)

im_h = cv2.hconcat([im1, im2])
cv2.imwrite(FILE_PNG_AB, im_h)

cv2.imshow('image', im_h)
cv2.waitKey(0)

・実施結果

File	Image
qrcode_AB.png

➍：QRコード読込み

QRコードの読込みは、OpenCVモジュール、またはpyzbarモジュールのどちらかを使用します。

➍-1：「OpenCV」によるQRコード読込み

・インストール

OpenCVバージョン4.3からdetectAndDecodeMultiメソッドがコール可能となり、1枚の画像から複数のQRコードを読み取ることができるようになりました。OpenCVは、バージョン4.3以上をインストールしてください。

pip install opencv-python

・プログラム

sample_qr_read_1.py

import cv2
import numpy as np


# -----------------------------------------------------------
# initial
# -----------------------------------------------------------
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
FILE_PNG_AB = 'qrcode_AB.png'


# -----------------------------------------------------------
# function_qr_dec
# -----------------------------------------------------------
def function_qrdec_cv2(img_bgr):

    # QRCodeDetectorインスタンス生成
    qrd = cv2.QRCodeDetector()

    # QRコードデコード
    retval, decoded_info, points, straight_qrcode = qrd.detectAndDecodeMulti(img_bgr)

    if retval:
        points = points.astype(np.int)

        for dec_inf, point in zip(decoded_info, points):
            if dec_inf == '':
                continue

            # QRコード座標取得
            x = point[0][0]
            y = point[0][1]

            # QRコードデータ
            print('dec:', dec_inf)
            img_bgr = cv2.putText(img_bgr, dec_inf, (x, y-6), font, .3, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)

            # バウンディングボックス
            img_bgr = cv2.polylines(img_bgr, [point], True, (0, 255, 0), 1, cv2.LINE_AA)

    cv2.imshow('image', img_bgr)
    cv2.waitKey(0)


# -----------------------------------------------------------
# sample program
# -----------------------------------------------------------
img_BGR = cv2.imread(FILE_PNG_AB, cv2.IMREAD_COLOR)
function_qrdec_cv2(img_BGR)

※detectAndDecodeMultiの結果が、True（retvalがTrue）の場合でも、デコードデータが無い（dec_infがNULL）ことがあったので、「dec_inf == ''」の場合は、continueさせています。

・実行結果

➍-2：「pyzbar」によるQRコード読込み

・インストール

Windows環境以外は、以下のモジュールをインストールしてください。

Mac

brew install zbar

Linux / GoogleColab

sudo apt-get install libzbar0

以下のコマンドでpyzbarモジュールをインストールします。

Mac / Linux / GoogleColab / Win

pip install pyzbar

・プログラム

sample_qr_read_2.py

import cv2
from pyzbar.pyzbar import decode, ZBarSymbol


# -----------------------------------------------------------
# initial
# -----------------------------------------------------------
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
FILE_PNG_AB = 'qrcode_AB.png'


# -----------------------------------------------------------
# function_qr_dec
# -----------------------------------------------------------
def function_qrdec_pyzbar(img_bgr):

    # QRコードデコード
    value = decode(img_bgr, symbols=[ZBarSymbol.QRCODE])

    if value:
        for qrcode in value:

            # QRコード座標取得
            x, y, w, h = qrcode.rect

            # QRコードデータ
            dec_inf = qrcode.data.decode('utf-8')
            print('dec:', dec_inf)
            img_bgr = cv2.putText(img_bgr, dec_inf, (x, y - 6), font, .3, (255, 0, 0), 1, cv2.LINE_AA)

            # バウンディングボックス
            cv2.rectangle(img_bgr, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)

        cv2.imshow('image', img_bgr)
        cv2.waitKey(0)


# -----------------------------------------------------------
# sample program
# -----------------------------------------------------------
img_BGR = cv2.imread(FILE_PNG_AB, cv2.IMREAD_COLOR)
function_qrdec_pyzbar(img_BGR)

・実行結果

➎：webカメラでQRコード自動認識

最後にwebカメラでQRコードを自動認識するプログラムを載せておきます。

➎-1：「OpenCV」プログラム

プログラムは、「'q'」キー押下でquitします。

sample_webcam_qrcode_cv2.py

import cv2
import numpy as np


# -----------------------------------------------------------
# Init
# -----------------------------------------------------------
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX

# -----------------------------------------------------------
# 画像キャプチャ
# -----------------------------------------------------------
# VideoCaptureインスタンス生成
cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)

# QRCodeDetectorインスタンス生成
qrd = cv2.QRCodeDetector()

while cap.isOpened():
    ret, frame = cap.read()

    if ret:
        # QRコードデコード
        retval, decoded_info, points, straight_qrcode = qrd.detectAndDecodeMulti(frame)

        if retval:
            points = points.astype(np.int32)

            for dec_inf, point in zip(decoded_info, points):
                if dec_inf == '':
                    continue

                # QRコード座標取得
                x = point[0][0]
                y = point[0][1]

                # QRコードデータ
                print('dec:', dec_inf)
                frame = cv2.putText(frame, dec_inf, (x, y - 6), font, .3, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)

                # バウンディングボックス
                frame = cv2.polylines(frame, [point], True, (0, 255, 0), 1, cv2.LINE_AA)

        # 画像表示
        cv2.imshow('cv2', frame)

    # quit
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

# キャプチャリソースリリース
cap.release()

➎-2：「pyzbar」プログラム

プログラムは、「'q'」キー押下でquitします。

sample_webcam_qrcode_pyzbar.py

import cv2
from pyzbar.pyzbar import decode, ZBarSymbol


# -----------------------------------------------------------
# Init
# -----------------------------------------------------------
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX


# -----------------------------------------------------------
# 画像キャプチャ
# -----------------------------------------------------------
# VideoCaptureインスタンス生成
cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)

while cap.isOpened():
    ret, frame = cap.read()

    if ret:
        # デコード
        value = decode(frame, symbols=[ZBarSymbol.QRCODE])

        if value:
            for qrcode in value:

                # QRコード座標
                x, y, w, h = qrcode.rect

                # QRコードデータ
                dec_inf = qrcode.data.decode('utf-8')
                print('dec:', dec_inf)
                frame = cv2.putText(frame, dec_inf, (x, y-6), font, .3, (255, 0, 0), 1, cv2.LINE_AA)

                # バウンディングボックス
                cv2.rectangle(frame, (x, y), (x+w, y+h), (0, 255, 0), 1)

        # 画像表示
        cv2.imshow('pyzbar', frame)

    # quit
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

# キャプチャリソースリリース
cap.release()

➎-3：実行結果

「OpenCV」の実行結果は割愛し、「pyzbar」の実行結果のみを載せます。「QRコードを表示した紙」をwebカメラで撮り検出させていますが、うまく認識しています！

➏：以上

お疲れ様でした。
モジュールを使うことで、かなり簡単にQRコード作成・読込みツールを作ることができました。

【簡単】QRコードの作成と読み取り in Python

➊：はじめに

・やりたいこと

・ソリューションまとめ

➋：QRコード作成

・インストール

・プログラム

・実行結果

➌：画像連結

・インストール

・プログラム

・実施結果

➍：QRコード読込み

➍-1：「OpenCV」によるQRコード読込み

・インストール

・プログラム

・実行結果

➍-2：「pyzbar」によるQRコード読込み

・インストール

・プログラム

・実行結果

➎：webカメラでQRコード自動認識

➎-1：「OpenCV」プログラム

➎-2：「pyzbar」プログラム

➎-3：実行結果

➏：以上